עונות השנה על כדור הארץ

מתוך אסטרופדיה
קפיצה אל: ניווט, חיפוש

עונות השנה (באנגלית: Seasons) הינן שינויים מחזורים במזג האויר באזורים שונים על כדור הארץ. שינויים אלו נובעים מסה"כ שטף הקרינה המגיע מהשמש לכל אחד מחצאי הכדור (צפוני ודרומי) של כדור הארץ. הסיבה העיקרית לשינויים אלו היא נטיית ציר הסיבוב של כדור הארץ סביב עצמו.

עונות שנה - הסבר

הסבר סכמטי לעונות השנה של כדור הארץ. ציר הסיבוב של כדור הארץ סביב עצמו נטוי בזווית של כ-23.5 מעלות לאנך למישור שבו כדור הארץ מקיף את השמש (ראו: מילקה). ביחס לכוכבים הרחוקים, ציר כדור הארץ מצביע לאותו הכיוון בקרוב (ראה גוף המאמר). לכן, לעיתים הקוטב הצפוני של כדור הארץ מופנה מעט לכיוון השמש וחצי שנה לאחר מכן הקוטב הדרומי של כדור הארץ מופנה מעט לכיוון השמש.

ציר הסיבוב של כדור הארץ סביב עצמו נטוי בזווית של כ-23.5 מעלות לאנך למישור שבו כדור הארץ מקיף את השמש (ראו איור משמאל). ביחס לכוכבים הרחוקים, ציר כדור הארץ מצביע כל הזמן לאותו הכיוון (למעשה כיוון ציר הסיבוב משתנה בצורה איטית – ראו פרצסיה ונוטציה). לכן, לעיתים הקוטב הצפוני של כדור הארץ מופנה מעט (ראו איור) לכיוון השמש וחצי שנה לאחר מכן הקוטב הדרומי של כדור הארץ מופנה מעט לכיוון השמש.

כאשר הקוטב הצפוני של כדור הארץ מופנה לכיוון השמש, אזי צופה הממוקם בחצי הכדור הצפוני רואה בממוצע את השמש גבוה יותר מעל האופק מאשר צופה בחצי הכדור הדרומי. במצב זה שטף הקרינה (ראו להלן) המגיע לצופה בחצי הכדור הצפוני גדול יותר, האזור מתחמם יותר ועל כן הטמפרטורות האופייניות גבוהות יותר (בד"כ) – במצב זה נאמר ששורר קיץ בחצי הכדור הצפוני, בעוד בחצי הכדור הדרומי המצב הפוך ושורר שם חורף. כעבור כחצי שנה המצב מתהפך ויש חורף מטאורולוגי בחצי כדור צפוני וקיץ מטאורולוגי בחצי כדור דרומי.

האיור משמאל מדגים את מצב כדור הארץ בעונות החורף והקיץ. כאשר כדור הארץ נמצא במצב המתואר בצד שמאל, אזי קיץ בחצי כדור צפוני וחורף בחצי כדור דרומי. כאשר כדור הארץ במצב המתואר בצד ימין, העונות מתהפכות (האיור לא בקנה מידה).

כדור הארץ מקיף את השמש במסלול אליפטי ועל כן לעיתים הוא קרוב יותר לשמש, ולעיתים הוא רחוק יותר (ראו חוקי קפלר). למרחק כדור הארץ מהשמש השפעה קטנה מאד של כ-4% על סה"כ שטף הקרינה מהשמש ועל כן אין הוא משפיע בצורה מהותית על העונות המטאורולוגיות. לדוגמא, כדור הארץ נמצא בקרבתו המרבית לשמש (פריהליון), ב-3 בינואר עת שורר חורף בחצי הכדור הצפוני.


שטף הקרינה המגיע לקרקע מהשמש, כאשר השמש נמצאת נמוך מעל האופק וכאשר היא נמצאת גבוה מעל האופק.

בין עונות הקיץ והחורף, מתקיימים מצבי ביניים הקרויים סתיו ואביב, בהם השמש חולפת כל יום בצהריים בקרבת הזניט (הנקודה המצויה "מעל הראש") עבור צופה הנמצא על קו המשווה של כדור הארץ – במצב זה חצי הכדור הצפוני והדרומי סופגים כמות אנרגיה דומה.

קצב החימום של האוקינוסים והיבשות מושפע מהגובה הזוויתי של השמש מעל האופק. ככל שזווית השמש מעל האופק נמוכה יותר, כך קצב החימום של הקרקע קטן יותר - התופעה מודגמת באיור משמאל - מצד שמאל, השמש נמצאת בזניט ושטף הקרינה מהשמש (כמות האנרגיה של האור) מתפרש על שטח קטן (ועל כן שטף הקרינה ליחידת שטח גבוה). בעוד מצד ימין, כאשר השמש נמוכה מעל האופק, אותה כמות אנרגיה מתפרשת על שטח גדול יותר ושטף הקרינה של השמש ליחידת שטח נמוך. מאותה סיבה מעלות החום האופייניות בשעות הצהריים גבוהות יותר משעות הבוקר או שעות בין הערביים. כמות האנרגיה המגיעה לקרקע כאשר השמש בגובה זוויתי נמוך מונחתת אף יותר, כתוצאה מהכחדת אור באטמוספרה של כדור הארץ.

יש לציין כי הזמן שבו הכי חם או הכי קר בחצי כדור מסוים תלוי גם בתופעות של זרימת אויר (רוחות) באטמוספרה של כדור הארץ וקיבול החום של הקרקע והאוקינוסים. זו הסיבה למשל שהחודש הכי קר בישראל הינו פברואר (ולא דצמבר - ראו להלן).

ימי השוויון וימי הקיצון

כאמור כדור הארץ מקיף את השמש על מישור המילקה ואילו המישור המוגדר ע"י קו המשווה של כדור הארץ נטוי בזווית של כ 23.5 מעלות למישור המילקה. על כן השמש נעה על פני כיפת השמיים לאורך המילקה. המילקה חותך את קו המשווה של כדור הארץ בשתי נקודות. הנקודה שבה השמש עוברת דרך קו המשווה מדרום לצפון קרויה: נקודת שוויון האביב (באנגלית: Vernal Equinox) ואילו הנקודה השנייה שבה השמש עוברת מצפון לדרום נקראת: נקודת שוויון הסתיו (באנגלית: Autumnal Equinox). בנוסף במסלול השמש על פני כיפת השמיים ניתן להגדיר שתי נקודות חשובות נוספות. האחת היא הנקודה שבה השמש נמצאת בקו רוחב שמיימי (נטייה) הצפוני ביותר והיא קרויה: נקודת קיצון הקיץ (באנגלית: Summer Solstice) והשנייה היא הנקודה הדרומית ביותר במסלול השמש ונקראת נקודת קיצון החורף (באנגלית: Winter Solstice).

אורך המחזור הנ"ל מוגדר ע"י השנה. למעשה המחזור של העונות מוגדר מיום שוויון אביב (ראו להלן) אחד למשנהו ואורכו הוא השנה הטרופית. כיום אורך השנה הטרופית הממוצעת הוא: 365 יום, 5 שעות, 48 דקות ו 45.18747 שניות. אך אורך זה משתנה עם הזמן בשיעור של כ 0.53 שניות במאה שנה.

הזמנים שבהם כדור הארץ עובר בנקודות הנ"ל הם:

יום שוויון האביב

יום שוויון האביב (באנגלית: Vernal Equinox) הוא הזמן שבו השמש עוברת בנקודת שוויון האביב. מאחר ואורך השנה האזרחית שונה משנה לשנה על מנת להתאים את עצמו בקרוב לאורך השנה הטרופית, אזי כל שנה ימי השוויון והקיצון נופלים בתאריכים מעט שונים. יום שוויון האביב מתרחש בסביבות ה 21 במרץ.

בימי השוויון (אביב וסתיו) שבו מתרחשת נקודת השוויון אורך זמן האור (פרק הזמן שבו השמש מעל האופק) ואורך זמן הלילה (פרק הזמן שבו השמש מתחת לאופק) שווים בקירוב עבור צופה בכל נקודה על כדור הארץ. למעשה כתוצאה משבירת האור באטמוספרה של כדור הארץ, בימי השוויון פרק זמן האור ארוך בכמספר דקות מפרק הזמן שבו השמש מתחת לאופק.

בנוסף אורך השנה האזרחית (גם העברית וגם הלועזית) איננו מותאם בדיוק לאורך השנה הטרופית ועל כן ימי השוויון והקיצון לא יתרחשו באותו התאריך בעתיד. לדוגמא אורכה של השנה הגרגוראיאנית (שבה נעשה שימוש בלוח השנה הלועזי) ארוך בכ 26.81 שניות מהשנה הטרופית. לעומת זאת השנה העברית הממוצעת ארוכה בכ 400.3 שניות מהשנה הטרופית. על כן בשנה העברית מצטברת סטייה בשיעור של כ 46 יום כל 10,000 שנה.

יום שוויון הסתיו

יום שוויון הסתיו (באנגלית: Autumnal Equinox) הוא הזמן שבו השמש עוברת בנקודת שוויון האביב, קרי חוצה את קו המשווה השמיימי מצפון לדרום. יום שוויון האביב נופל בד"כ בסביבות ה 2ם בספטמבר.

היום הארוך בשנה

היום הארוך בשנה (באנגלית: Summer Solstice) הוא הזמן שבו השמש נמצאת בנטייה (קו רוחב שמיימי) הצפונית ביותר. ביום שבו השמש היא בנטייה הצפונית ביותר הוא גם היום בו זמן האור (פרק הזמן שבו השמש מעל האופק, ראו גם: זריחה, שקיעה ודמדומים) הוא הארוך ביותר עבור צופה בחצי כדור צפוני והקצר ביותר עבור צופה בחצי כדור דרומי.

היום הקצר בשנה

היום הקצר בשנה (באנגלית: Winter Solstice) הוא הזמן שבו השמש נמצאת בנטייה (קו רוחב שמיימי) הדרומי ביותר. ביום שבו השמש היא בנטייה הדרומית ביותר הוא גם היום בו זמן האור (פרק הזמן שבו השמש מעל האופק) הוא הקצר ביותר עבור צופה בחצי כדור צפוני והארוך ביותר עבור צופה בחצי כדור דרומי.

עונות אסטרונומיות

עונות השנה האסטרונומיות מוגדרות כפרקי הזמן בין ימי השוויון והקיצון. פרק הזמן בין שוויון האבי לקיצון הקיץ קרוי אביב אסטרונומי, פרק הזמן הין קיצון הקיץ לשוויון הסתיו נקרא קיץ אסטרונומי, פרק הזמן הבא הוא הסתיו האסטרונומי המתחיל בשוויון הסתיו ונגמר בקיצון החורף, ולבסוף החורף האסטרונומי המתחיל בקיצון החורף ונגמר בשוויון האביב.

אי-שוויון העונות

כדור הארץ נע סביב השמש במסלול אליפטי וחוקי קפלר קובעים שמהירותו המסלולית תלויה במרחקו מהשמש - ככל שהוא קרוב יותר לשמש הוא נע מהר יותר. מסיבה זו הזמן שחולף בין ימי הקיצון והשוויון איננו שנה טרופית מחולקת לארבע, או במילים אחרות עונות השנה האסטרונומיות אינן שוות באורכן.

הזמן שחולף בין נקודת שוויון האביב לנקודת קיצון הקיץ הוא 92.75 יום, הזמן שחולף מנקודת קיצון הקיץ לנקודת שוויון הסתיו הוא 93.66 יום, מנקודת שוויון הסתיו לנקודת קיצון החורף חולפים 89.84 יום ולבסוף מנקודת קיצון החורף לנקודת שוויון האביב חולפים 89.00 יום. אורכי העונות האסטרונומיות משתנים עם הזמן.

מושגים נוספים

מושגים נוספים הקשורים בעונות השנה:

חוג הגדי

חוג הגדי הוא המעגל הקטן על כדור הארץ המוגר ע"י קו רוחב -23.5 מעלות. בקו רוחב זה השמש בזניט ביום קיצון החורף.

חוג הסרטן

חוג הסרטן הוא המעגל הקטן על כדור הארץ המוגר ע"י קו רוחב +23.5 מעלות. בקו רוחב זה השמש בזניט ביום קיצון החורף.

חוג הקוטב הצפוני

חוג הקוטב הצפוני – קו הרוחב על כדור הארץ, שבתחילת החורף האסטרונומי השמש נראית בו בדיוק על האופק (בהעדר שבירת אור באטמוספרה), וצפונה ממנו השמש לא זורחת. בהתעלם משבירת האור באטמוספרה של כדור הארץ זהו בקרוב קו רוחב +66.5, ולצופה הנמצא צפונה ממנו השמש לא זורחת במהלך החורף של חצי הכדור הצפוני.

חוג הקוטב הדרומי

חוג הקוטב הדרומי - קו הרוחב על כדור הארץ, שבתחילת הקיץ האסטרונומי השמש נראית בו בדיוק על האופק, ודרומה ממנו השמש לא זורחת. בהתעלם משבירת האור באטמוספרה של כדור הארץ זהו בקרובקו רוחב -66.5 , ולצופה הנמצא דרומה ממנו השמש לא זורחת במהלך הקיץ של חצי הכדור הצפוני.

ראו גם

הרצאות וידאו

קישורים חיצוניים

ספרות מקצועית


מחברים


ערן אופק